Способ управления линейным шаговым двигателем
Изобретение относится к линейным шаговым двигателям и может быть использовано в станках и оптических приборах. Цель изобретения - повышение плавности отработки шага перемещения. Для перемещения нагрузки производят последовательную коммутацию управляющих воздействий на двух зажимах и размещенном между ними стрикционном элементе Освобождение и фиксацию ближнего к нагрузке зажима производят в моменты равенства сил, действующих на этот зажим со стороны упругой нагрузки и стрикционного элемента. Этим исключаются рывки при перемещении нагрузки и повышается срок службы ближнего зажима 3 ил
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РеспуБлик (я)5 Н 02 N 2/00
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Л! уВ и
Е Е
B =,и H — /с4луе =((+1) х
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4335888/25 (22) 30.11.87 (46) 30.04.93. Бюл. М 16 (71) Уфимский авиационный институт им.
Серго Орджоникидзе (72) В.А.Лебедев, С.Т, Кусимов, А.Ç,Тля влин, А.M,Ïðîõîðîâ и П.А. Грахов (56) Авторское свидетельство СССР
N 752560, кл. Н 01 3 41/88, 1980.
Авторское свидетельство СССР
% 1491299, кл, Н 02 N 2/00, 1987. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЛИНЕЙНЫМ
ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к линейным шаговым двигателям и может быть использоваИзобретение относится к линейным шаговым двигателям со стрикционными движущими элементами и может быть использовано в станках и оптических приборах.
Цель изобретения — повышение плавности отработки шага перемещения упругой нагрузки.
На фиг.1 схематически изображен линейный шаговый двигатель с магнитострикционным движущим элементом, двумя зажимами и упругой нагрузкой; на фиг.2 изображены две совмещенные. диаграммы отработки двух шагов при сжатии (растяжении) упругой нагрузки магнитострикционным движущим элементом с положительным (отрицательным) магнитострикционным эффектом: диаграмма магнитострикционных напряжений от напряженности магнитного поля и временная диаграмма напряжений от упругой нагрузки; на фиг.3 — две совмещенные такой же зависимостью диаграммы. Ы, » 1542375 A l но в станках и оптических приборах. Цель изобретения — повышение плавности отработки шага перемещения. Для перемещения нагрузки производят последовательную коммутацию управляющих воздействий на двух зажимах и размещенном между ними стрикционном элементе, Освобождение и фиксацию ближнего к нагрузке зажима производят в моменты равенства сил, действующих на этот зажим со стороны упругой нагрузки и стрикционного элемента. Этим исключаются рывки при перемещении нагрузки и повышается срок службы ближнего зажима, 3 ил, двух шагов при возвращении в исходное положение.
Линейный шаговый двигатель содержит два зажима 1 и 2, магнитострикционный элемент 3 с обмоткой 4 намагничивания, перемещающий упругую нагрузку 5.
Так как деформации растяжения и сжатия направлены вдоль одной оси (продольной оси движущего элемента), перепишем уравнение прямого и обратного магнитострикционных эффектов, опустим тензорные индексы при магнитной восприимчивости ф, модуле
Юнга Е, константах, определяющих прямой у и обратный (7 = 4 ар магнитострикционные эффекты, 1542375 х(Н вЂ” — — ) 4л б
Р + с Л! е $7Г
1О или
Р л >. (г$7г с
Е $7Г
1.5
4 J I Д + 1 н
OM Mc c. + о;, = О (а+1)д Е)Н
Л( гн = — Е
0м.с. + Он
4 л Д +1 г
Иэ них для преобразования магнитной
hi энергии в механическую (= 0) при зажатом зажимами 1 и 2 движущем элементе имеем о,, =yB, а для преобразования механической энергии в магнитную (dH = 0) при зажатом ближнем за>киме и действии упругой нагрузки где а;„— мгновенное значение напряжения, вызванное усилиями нагружения упругой нагрузки и внутренними усилиями трения; о,„., — мгновенное значение магнитострикционных напряжений, Предлагаемый способ управления линейным шаговым двигателем реализуется следующим образом. Пусть нужно отработать заданное перемещение за два шага при сжатии (растяжении) нагрузки движущим элементом с положительной (отрицательной) магнитострикцией, В исходном состоянии оба зажима и движущий элемент обесточены, при этом оба за>кима фиксируют движущий элемент, Пусть в исходном положении нагрузка имеет сжимающий (растягивающий) запас магнитоупругой энергии, выраженной в виде упругих напряжений на выходном конце движущего элемента, и предположим, что характер влияния нагрузки на движущий элемент линейный.
При сжатии (растяжении) упругой нагрузки (см.фиг.2) от исходного положения подают управляющее воздействие на обмотку 4 намагничивания, и в момент равенства магнитострикционной деформации сжатия (растяжения) и деформации упругой нагрузки освобождают ближ4ий к нагрузке зажим 2, При этом должно выполняться óñловие что соответствует на фиг.2 точке А (Нв), После освобождения ближйего зажима и до момента Н1, нагрузку перемещают (для отработки шага) по закону
do Е (;+1 д Е
dH 4лу 4к 3
При этом нагрузка перемещается на шаг где Я вЂ” магнитострикция н асыщения;
l — длина движущего элемента;
Р— постоянная масса нагрузки; с — жесткость нагрузки; RS/1 — жесткость движущегося элемента;
S — поверхность контакта движущего элемента с нагрузкой, При достижении равенства установившегося значения стрикционной деформации и деформации упругой нагрузки (точка
В(Н1)) фиксируют к нагрузке зажим; при этом также должно выполняться условие
Затем освобождают дальний зажим 1, снимают управляющее воздействие с обмотка намагничивания и по восстановлении первоначальных размеров магнитострикционного элемента фиксируют дальний зажим (точка D), Второй шаг отрабатывают аналогично, эа исключением того, что напряжен45 ность поля Нз) Н3.
При возвращении упругой нагрузки, согласно фиг,3, в исходное положение за два шага одновременно освобождают дальний от нагрузки зажим 1 и подключают обмотку 4 намагничивания, При достижении установившегося значения стрикционной деформации фиксируют дальний зажим, затем одновременно освобождают ближний зажим, и, сняв управляющее воздействие с движущего элемента
5 (точки C(Hp), В(К,)), перемещают нагрузку
Р е $7Г
Ai с + $$7Г
1542375
Упругие и магнитострикционные деформации совпадают.
Придостижении равенства ом.с. + стн =0 фиксируют ближний зажим (точки В(Н ), А(Нз).
Таким образом, по сравнению с прототипом использование предложенного спо.соба управления линейным шаговым двигателем позволяет повысить плавность при пошаговом сжатии (растяжении) и пошаговом возвращении упругой нагрузки.
Плавного перемещения нагрузки достигают благодаря тому, что коммутацию ближнего к нагрузке зажима осуществляют в моменты равенства энергии упругой деформации от действия нагрузки и энергии стрикционной деформации сжатия (растяжения). Кроме этого, устранение рывков нагрузки при коммутациях ближнего к нагрузке зажима в моменты равенства энергий повышает срок службы ближнего зажима.
Формула изобретения
Способ управления линейным шаговым двигателем, заключающийся в последовательной коммутации управляющих воздействий на стрикционном движущем элементе
C и двух зажимах, причем при одинаковых знаках стрикционной деформации и требуемой деформации нагрузки фиксируют ближний к нагрузке зажим и освобождают
5 дальний, подают управляющее воздействие на движущий элемент, после перемещения дальнего зажима фиксируют его, снимают управляющее воздействие сдвижущего элемента, освобождают ближний зажим и по10 сле перемещения нагрузки фиксируют его, а при разных знаках стрикционной деформации и требуемой деформации нагрузки управляющее воздействие на движущий элемент подают при зафиксированных обо15 их зажимах, далее освобождают ближний к нагрузке зажим, фиксируют его вновь, снимают управляющее воздействие с движущего элемента и одновременно освобождают дальний зажим, фиксируют дальний зажим
20 после восстановления первоначальных размеров движущего элемента, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью повышения плавности перемещения, освобождают и фиксируют ближний к нагрузке зажим в момент
25 достижения равенства друг другу сил деформации стрикционного элемента и упругой нагрузки.
1542375
Е Hit
Ar у Л Рю Е Уй
ФЫР.З
Корректор с.Шекмар
Редактор Б.Федотов
Заказ 1971 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж 35, Раушская наб„4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, yn,Гагарина, 101
Составитель Р.Аитов
Техред М,Моргентал
Ф <Ф
